膨潤土防水毯(Geosynthetic Clay Liners,GCL)是膨潤土顆粒按照一定質量要求均勻平鋪在兩種土工織物之間,通過針刺等工藝制成含有微小空隙的一種復合型防水材料,土工織物主要起保護作用。膨潤土防水毯主要利用膨潤土遇水膨脹原理,防水毯內所選用的鈉基膨潤土遇水可膨脹至少幾十倍,依靠針刺纖維把膨潤土層鎖定在兩層土工布之間,形成黏性高且水力滲透系數很小的均勻密實膠體系統,可以有效防水。
膨潤土防水材料主要有以下幾種:①防水板:主要以瓦楞紙板為載體,中間填充特定的膨潤土材料;②防水片材:主要靠粘接劑將特定的膨潤土材料粘接在HDPE類土工膜或土工布上。③防水卷材:將特定的膨潤土材料固定在2層編織布或無紡土工布之間,固定方式包括縫合、針刺或粘合等多種方式,這類材料又通稱為膨潤土防水毯,是目前各國生產、使用最多,也是發展最快的產品類型;④密封材料:主要包括不定型的膨潤土膠泥和定型的膨潤土止水條等。這些材料在應用過程中都是配合使用。膨潤土防水毯在20世紀80年代末首次應用于美國伊利諾斯州的一處垃圾填埋場。因其環境友好、耐久性高、自愈能力強、施工簡便、綜合造價低等優勢被廣泛用于垃圾填埋場、地下車庫、人工湖泊等眾多工民建工程的防滲。實踐證明,膨潤土防水毯已得到較廣泛的應用。現在膨潤土防水毯作為工程的防滲材料已被全世界得到認可。
01 | 膨潤土防水毯的類型 |
膨潤土防水毯目前主要有三種類型,使用的原料是鈉基或者鈣基膨潤土,只是在制作方法不太一樣,國外與國內大致相同。分別是針刺法膨潤土防水毯、針刺覆膜法膨潤土防水毯、膠粘法膨潤土防水毯。
針刺法膨潤土防水毯:經針刺工藝及設備,把鈉基或鈣基膨潤土顆粒固定在土工布和塑料編織布之間而制成的毯狀防水材料。
針刺覆膜法膨潤土防水毯:是在針刺鈉基或鈣基膨潤土防水毯的非織造土工布的外表面上復合一層高密度聚乙烯土工膜。
膠粘法膨潤土防水毯:是用膠粘劑把鈉基或鈣基膨潤土顆粒粘結到高密度聚乙烯板上,壓縮生產的一種膨潤土防水毯防水毯。
另外,膨潤土遇到淡水具有很好的膨脹性。但在鹽水或者含有大量電解質的污水中,膨潤土分子結構會被破壞,或者顆粒之間不能粘結在一起,黏度大大降低,造成以上三種膨潤土防水毯不能發揮其應有的作用。于是出現了又一新型防水材料—抗鹽型膨潤土防水毯。應用結果取得了很大成功,防水效果非常明顯。無論是國外還是國內,由于鈣基膨潤土的性能遠遠低于鈉基膨潤土,因此針刺法鈉基膨潤土防水毯廣泛的。
02 | 膨潤土防水毯的應用 |
(1)垃圾填埋場的應用
建造垃圾填埋場是為了減少垃圾對人類健康的危害,垃圾長期堆放會產生有毒氣體,這種氣體的主要部分是由厭氧降解產生的甲烷,這種氣體如果不加處理,在太陽的暴曬下,可能會發生爆炸。在垃圾填埋場使用膨潤土防水毯一方面是阻止污染物進入地下水中,徹底將垃圾與環境隔絕,危害人類健康;另一方面也阻止有毒氣體的揮發。因此,許多國家逐漸都采用用膨潤土防水毯作為垃圾填埋場的防滲和液壓屏障材料,并且取得了效果顯著的結果。
(2)地下工程的應用
膨潤土防水毯首先應用在垃圾填埋場,但隨著應用領域不斷拓寬,地下工程應用膨潤土防水毯主要因為其特殊和很好的防水防滲效果而得到廣泛應用。在地下結構施工主要有兩種方式:外防外貼和外防內貼。據不完全統計,在國內外的地鐵工程防水施工中,都采用鈉基膨潤土防水毯。
(3)水利工程的應用
水渠建設一直是世界各國的重點項目,如何在引水過程中減少水的損失更是重中之重,然而水的損失主要集中在水在引水過程中發生大量的滲透,因此解決水分的滲透變得十分重要。德國聯邦航道工程研究院經過40年的不斷研究探索,揭示了膨潤土防水毯在這一過程有著非常好的防止水的滲透作用。于是,在水利工程中,膨潤土防水毯的應用也越來越多。
(4)金屬尾礦庫的應用
按照國家標準GB18599-2001《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》中的規定,Ⅱ類一般工業固體廢物貯存、處置場需進行防滲處理。我們都知道,金屬尾礦庫中堆放的尾礦含有重金屬離子,長期存放會滲透到周圍巖石或水域中,存在非常大的潛在危險。傳統的金屬廢水處理通常是在廢水中加入堿以提高pH值,產生富含金屬的沉淀物,沉淀并過濾掉。目前,許多國家都有很多遺棄的金屬尾礦庫,據報道,加拿大就有10000多個遺棄尾礦庫,對周圍環境造成嚴重污染。膨潤土防水毯在垃圾填埋場得到了有效地應用,因此在金屬尾礦庫同樣可以用GCL作為襯墊來減少金屬離子的滲透。